Метод опорного слоя Gd для случая двух рефлектометрических экспериментов

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

В статье представлен подход к определению модуля и фазы коэффициента отражения нейтронов с использованием опорного слоя гадолиния, позволяющий сократить количество необходимых экспериментов с трех до двух. Показано, что возможно восстановить амплитуду отражения по результатам только двух рефлектометрических экспериментов. Однако, при проведении двух экспериментов расчет амплитуды отражения осложняется тем, что вместо одного будет два решения. Поэтому необходимо провести оценку полученных результатов, так как одно из этих решений не будет иметь физического смысла. Оценку результатов проводят на основании априорной информации об образце или с помощью дополнительного моделирования потенциала взаимодействия. Подробно описана теория предлагаемого подхода, проведена его апробация на модельных численных расчетах для пленки Al2O3//Ti. Представлены экспериментальные результаты для тестовых образцов Al2O3//Nb и Si//Cr/Fe/Cr. Проведено сравнение амплитуд отражения, полученных при обработке трех и двух экспериментов. Обнаружено, что в условиях недостаточной статистики проведение двух экспериментов предпочтительнее, так как решение, в данном случае, содержит меньше артефактов математической обработки.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Е. С. Никова

Институт физики металлов им. М.Н. Михеева УрО РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: e.nikova@mail.ru
Россия, Екатеринбург

Ю. А. Саламатов

Институт физики металлов им. М.Н. Михеева УрО РАН

Email: e.nikova@mail.ru
Россия, Екатеринбург

Е. А. Кравцов

Институт физики металлов им. М.Н. Михеева УрО РАН

Email: e.nikova@mail.ru
Россия, Екатеринбург

Список литературы

  1. de Haan V.O., van Well A.A., Sacks P.E., Adenwalla S., Felcher G.P. // Phys. Rev. B. 1996. V. 221. P. 524.
  2. Majkrzak C.F., Berk N.F. // Phys. Rev. B.1995. V. 52. P. 10827.
  3. Никова Е.С, Саламатов Ю.А., Кравцов Е.А., Макарова М.В., Проглядо В.В., Устинов В.В., Боднарчук В.И., Нагорный А.В. // Физика металлов и металловедение. 2019. V. 120. P. 913.
  4. Никова Е.С., Саламатов Ю.А., Кравцов Е.А., Проглядо В.В., Жакетов В.Д., Миляев М.А. // Поверхность. Рентген., синхротр. и нейтрон. исслед. 2022. № 11. P. 15. https://doi.org/10.31857/S1028096022110176
  5. de Haan V.O., van Well A.A., Adenwalla S., Felcher G.P. // Phys. Rev. B. 1995. V. 52. № 15. P. 10831
  6. Majkrzak C.F., Berk N.F. // Phys. Rev. B. 1998. V. 58. P. 15416.
  7. Majkrzak C.F., Berk N.F., Silin V. // Phys. Rev. B. 2000. V. 283. P. 248.
  8. Leeb H., Grötz H., Kasper J., Lipperheide R.// Phys. Rev. B. 2001. V. 63. P. 045414
  9. Lynn J.E., Seeger P.A. // Atomic Data and Nuclear Data Tables. 1990. V. 44, Iss. 2. P. 191
  10. Никова Е.С., Саламатов Ю.А., Кравцов Е.А. // Поверхность. Рентген., синхротр. и нейтрон. исслед. 2023. № 7. P. 102. EDN: TEZEMM https://doi.org/10.31857/S1028096023070117
  11. Agranovich Z. S., Marchenkow V. S. The inverse Problem of Scattering Theory. Gordon and Breach. New York. 1963. 290 p.
  12. Chadan K., Sabatier P. C. Inverse Problems in Quantum Scattering Theory. Text and Monographs in Physics. Springer. Berlin. 2nd ed., 1989. 250 p.
  13. Kay I. // Comm. Pure and Appl. Math.1960.V. 13. P. 371.
  14. Levenberg K. A // Quart. Appl. Math. 1944. V. 2. P. 164.
  15. Marquardt D.// SIAM Journal on Applied Mathematics.1963. V. 11 (2). P.431.
  16. Majkrzak C.F., Berk N.F., Perez-Salas U.A. // Langmuir. 2003. V. 19, P. 7796.
  17. Paul E. Sacks and Tuncay Aktosun // SIAM J. Appl. Math. 2000. V. 60, № 4, P.1340.
  18. Nikova E.S., Salamatov Yu.A, Kravtsov E.A., Bodnarchuk V.I., Ustinov V.V. // Physica B. 2019. V. 552. P. 58.
  19. Nikova E.S., Salamatov Yu. A. , Kravtsov E. A. , Ustinov V. V. , Bodnarchuk V. I. , Nagorny A. V. // J. Surf. Invest.: X-Ray, Synchrotron Neutron Tech. 2020. V. 14. P. 164.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Возможные варианты представления амплитуд отражения нейтронов по двум экспериментам, как двух окружностей в комплексной плоскости.

Скачать (64KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Модельные рефлектометрические кривые для структуры Al2O3//Ti(500 Å)/V(20 Å)/Gd(50 Å)V(50 Å) для двух углов падения 3.3 мрад (1) и 10.1 мрад (2).

Скачать (16KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Модули (а) и фазы (б) амплитуды отражения системы Al2O3//Ti(500 Å)/V(20 Å) в сравнении с модельными данными: первое решение (1), второе решение (2), модельные данные (3).

Скачать (32KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Экспериментальные рефлектометричекие кривые для системы Al2O3// Nb(500 Å)/V(15 Å)/ Gd(100 Å)/V(150 Å) при углах падения пучка нейтронов 5.0 мрад (1); 8.8 мрад (2).

Скачать (10KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Модули (а) и фазы (б) амплитуды отражения системы Al2O3// Nb(500 Å)/V(15 Å) в сравнении с данными по трем рефлектометрическим экспериментам: первое решение (1), второе решение (2), данные по трем экспериментам (3).

Скачать (25KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Экспериментальные рефлектометрические кривые для системы Si//Cr(287 Å)/Fe(299 Å)/Cr(186 Å)/Gd(50 Å)/V(50 Å) при углах падения пучка нейтронов 3.1 мрад (1); 9.0 мрад (2).

Скачать (11KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Модули (а) и фазы (б) амплитуды отражения системы Si//Cr(287 Å)/Fe(299 Å)/Cr(186 Å): первое решение (1), второе решение (2). Для примера представлены перемешанные решения.

Скачать (22KB)
Метаданные
9. Рис. 8. Модули (а) и фазы (б) амплитуды отражения системы Si//Cr(287 Å)/Fe(299 Å)/Cr(186 Å): данные по двум экспериментам (1), данные по трем экспериментам (2).

Скачать (25KB)
Метаданные

© Институт физики твердого тела РАН, Российская академия наук, 2024